張丁來,方宏明,施 皓,賀 君,鄧帥濤,劉 凱,薛 輝

1.安徽牯牛降自然保護(hù)區(qū)石臺(tái)管理站，安徽池州，245000; 2.安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖，241000

獲得可靠的種群密度和數(shù)量是評(píng)估目標(biāo)物種種群生存現(xiàn)狀及其影響因素、開展種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、制定合理保護(hù)和管理措施的前提。傳統(tǒng)研究中，通常利用樣線法、標(biāo)記重捕法等方法對(duì)目標(biāo)物種種群密度進(jìn)行估算，但這些方法對(duì)亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)中活動(dòng)隱秘的動(dòng)物很難奏效[1]。相機(jī)陷阱技術(shù)能夠根據(jù)環(huán)境溫度的細(xì)微變化自動(dòng)捕獲感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)物，具有長時(shí)性、抗干擾性、客觀性、勞動(dòng)成本低、無損傷、監(jiān)測(cè)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[2-3]，適合活動(dòng)隱蔽或夜行性動(dòng)物的野外調(diào)查，已被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物分布和種群動(dòng)態(tài)等研究[4-7]。研究表明，紅外相機(jī)捕獲率(trapping rate)與目標(biāo)物種種群密度具有顯著的相關(guān)性[8]。根據(jù)這種相關(guān)性，Rowcliffe等[9]構(gòu)建了隨機(jī)遇見模型(random encounter method,REM)用以估算無明顯個(gè)體識(shí)別標(biāo)志動(dòng)物的種群密度。

野豬(susscrofaLinnaeus,1758)是家豬的祖先，在分類上隸屬偶蹄目、豬科。中國有7個(gè)亞種，除青藏高原和戈壁沙漠以外，其分布范圍跨越溫帶與熱帶。安徽境內(nèi)有兩個(gè)亞種：即華南亞種(S.s.chirodonta)和華北亞種(S.s.moupinensis)，主要分布于皖南山地丘陵和大別山區(qū)[10]。

野豬環(huán)境適應(yīng)性極強(qiáng)，見于茂密的灌叢、低濕草地、食物豐富的闊葉林、、以及針闊混交林等多種生境中[11]。野豬對(duì)不同生境的利用頻率與季節(jié)有關(guān)，夏季高溫，多選擇在高海拔區(qū)域陽光直射少的陰坡活動(dòng)，尤其是山溝陰涼處；而冬季則偏愛低海拔的向陽坡區(qū)域，多在山間灌木叢中活動(dòng)[12-14]。野豬沒有固定的巢穴，但在繁殖季節(jié)會(huì)找水源充足，隱蔽條件好的地方筑簡單巢穴[15]。

自《野生動(dòng)物保護(hù)法》和《國家天然林防護(hù)工程》實(shí)施以來，全國各地山地森林植被普遍得到恢復(fù)，大部分野生動(dòng)物得到有效保護(hù)，不少物種(如野豬等)種群數(shù)量增長明顯，野生動(dòng)物危害農(nóng)作物事件導(dǎo)致人與動(dòng)物之間的沖突已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，而野豬對(duì)山地丘陵地區(qū)農(nóng)作物的危害首當(dāng)其沖[1,16]。不過，大部分地區(qū)人們只是直觀的感覺野豬數(shù)量多，危害大，亟需采取措施將其對(duì)農(nóng)作物的危害限制在最低程度。合理的保護(hù)和管理措施都應(yīng)該建立在掌握目標(biāo)物種種群密度和數(shù)量等基本信息的基礎(chǔ)上。本研究于2015年8月至12月，采用相機(jī)陷阱技術(shù)對(duì)安徽牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)野豬種群資源進(jìn)行調(diào)查，應(yīng)用隨機(jī)相遇模型基于紅外相機(jī)數(shù)據(jù)估算種群密度和數(shù)量，旨在為野豬種群動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)和管理提供基礎(chǔ)資料。

1 研究方法

1.1 研究地概況

牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于安徽省石臺(tái)和祁門兩縣交界處，地處東經(jīng)117°24′53″～117°34′20″，北緯30°00′23″～30°04′33″，總面積67.13 km2，主峰牯牛降海拔1 727.6 m，山體呈東西走向，北坡較平緩，南坡較陡峭，相對(duì)高差達(dá)1 694 m。牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，區(qū)內(nèi)年平均氣溫約16.0 ℃，年平均降水量為1 600～1 700 mm；在植被區(qū)劃屬于東部中亞熱帶常綠闊葉林的北緣，處在中亞熱帶向北亞熱帶過渡地帶。山地植被垂直分布明顯，隨海拔的升高，依次出現(xiàn)常綠闊葉林、常綠闊葉與落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、針葉與落葉闊葉混交林、黃山松林及部分山地矮林和高山草甸。

1.2 紅外相機(jī)布設(shè)

紅外相機(jī)布設(shè)遵循隨機(jī)原則，根據(jù)牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)面積和地形地貌特點(diǎn)，先將自然保護(hù)區(qū)劃分為1 km×1 km的公里網(wǎng)格，根據(jù)海拔高度對(duì)公里網(wǎng)格進(jìn)行分層，在不同海拔層級(jí)中的相機(jī)位點(diǎn)兼顧不同生境類型，每兩臺(tái)相機(jī)之間間隔不少于300 m。共計(jì)布設(shè)紅外相機(jī)25臺(tái)(表1，圖1)，相機(jī)安裝在距離地面30～50 cm的樹干上，調(diào)節(jié)相機(jī)使鏡頭基本與地面平行，相機(jī)感應(yīng)區(qū)域視野開闊，避開陽光直射。相機(jī)監(jiān)測(cè)時(shí)間4個(gè)月，2個(gè)月?lián)Q一次電池。相機(jī)安裝完畢后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，還原自然生境。同時(shí)，記錄安裝時(shí)間、小地點(diǎn)、相機(jī)編號(hào)以及GPS位點(diǎn)等信息。

圖1 紅外相機(jī)位點(diǎn)分布圖

本研究所用紅外數(shù)碼相機(jī)(Ltl-6210MC)像素500萬，相機(jī)SD存儲(chǔ)卡8 G， AA電池12節(jié)。相機(jī)工作模式為24 h不間斷連續(xù)工作，相機(jī)拍照模式為：相鄰兩次拍照的時(shí)間間隔為0.8 s；一經(jīng)觸發(fā)，拍攝照片3張，接著錄制1段30 s的視頻。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

首先，根據(jù)相機(jī)編號(hào)分別建立獨(dú)立的文件夾,每臺(tái)相機(jī)的照片和視頻分別存入保存，刪除空白照片和視頻。參照劉凱等[1]的方法定義獨(dú)立照片，即對(duì)于同一相機(jī)拍攝的同一物種連續(xù)照片，以時(shí)間間隔不少于30 min作為1次獨(dú)立拍照,記錄為1張獨(dú)立照片。依據(jù)蔣志剛等《中國哺乳動(dòng)物多樣性及地理分布》[17]對(duì)監(jiān)測(cè)到的物種進(jìn)行分類，參照王岐山《安徽獸類志》[10]對(duì)相關(guān)物種的食性進(jìn)行界定。根據(jù)公式RA=Ai/N計(jì)算各物種的相對(duì)豐度(relative abundance,RA),其中,Ai為第i種獸類的獨(dú)立照片數(shù);N為所拍攝獸類總的獨(dú)立照片數(shù)。

根據(jù) Rowcliffe等[9]中的方程估算野豬密度

其中，y為本次調(diào)查所獲得的野豬總的獨(dú)立有效照片數(shù)；t為所有相機(jī)連續(xù)工作的相機(jī)日之總和；v為野豬移動(dòng)速度；r為紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)區(qū)域的半徑(10 m)；θ為紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)的扇形弧度(θ=0.785)；g為野豬群體系數(shù)。

v值估算：分別選取30個(gè)代表不同時(shí)間段野豬活動(dòng)的視頻進(jìn)行觀察和分析，確定野豬的運(yùn)動(dòng)速度v，據(jù)此確定野豬的移動(dòng)速度為2.90～4.30 km/d。

g值估算：根據(jù)野豬總有效獨(dú)立照片所統(tǒng)計(jì)的個(gè)體數(shù)量，除以相應(yīng)的獨(dú)立照片數(shù)，作為目標(biāo)物種的群體系數(shù)為2.87。

2 結(jié) 果

2.1 紅外相機(jī)拍攝概況

本研究中，25臺(tái)紅外相機(jī)累計(jì)相機(jī)工作日為1 498天，經(jīng)篩查共獲得哺乳動(dòng)物總有效獨(dú)立照片數(shù)257張，能夠準(zhǔn)確鑒定的哺乳動(dòng)物12種(表2)。其中，20個(gè)相機(jī)位點(diǎn)捕獲到野豬活動(dòng)的照片或視頻(表1)，野豬獨(dú)立有效照片63張，30 s視頻51個(gè)。在所鑒定出的12種動(dòng)物中，野豬的相對(duì)豐度最高，達(dá)24.51%，赤腹松鼠和小麂的相對(duì)豐度也很高，均在20%左右(表2)。絕大部分物種都是草食性動(dòng)物或雜食性動(dòng)物，食肉動(dòng)物較少。

表1 牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)紅外相機(jī)位點(diǎn)及野豬拍攝信息

(續(xù)表)

表2 牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)哺乳動(dòng)物紅外相機(jī)獨(dú)立照片數(shù)和相對(duì)豐度

2.2 野豬種群密度和數(shù)量

利用Rowcliffe等[9]的隨機(jī)相遇模型基于紅外相機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)野豬種群密度進(jìn)行估算，結(jié)果顯示，牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)野豬種群密度為5.9±1.15頭/km2。牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)面積約67.13 km2，據(jù)此推算，牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)野豬野生種群數(shù)量約396±77頭。

3 討 論

紅外相機(jī)陷阱技術(shù)被廣泛應(yīng)用于野生動(dòng)物資源調(diào)查，利用紅外相機(jī)數(shù)據(jù)估算種群密度多以標(biāo)記重捕法為基礎(chǔ)，目標(biāo)物種一般具有可識(shí)別個(gè)體身份的特征，如貓科動(dòng)物顯著的條紋。但是，大部分動(dòng)物體表沒有明顯的可供個(gè)體識(shí)別的特征，因此，紅外相機(jī)數(shù)據(jù)在種群密度估算方面的應(yīng)用受到限制。Rowcliffe等[9]根據(jù)隨機(jī)相遇模型構(gòu)建了能夠估算不具有個(gè)體識(shí)別標(biāo)記動(dòng)物的種群密度，為基于紅外相機(jī)數(shù)據(jù)估算這類動(dòng)物種群密度提供了潛在的機(jī)會(huì)。利用這種方式估算動(dòng)物種群密度的關(guān)鍵是對(duì)目標(biāo)物種運(yùn)動(dòng)速度(v)和群體系數(shù)(g)進(jìn)行估算。本研究首次應(yīng)用隨機(jī)相遇模型基于紅外相機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)安徽牯牛降國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)野豬種群密度進(jìn)行估算，結(jié)果顯示該保護(hù)種群密度5.9±1.15頭/km2。根據(jù)本文估算的種群密度結(jié)合保護(hù)區(qū)面積推算該保護(hù)區(qū)野豬數(shù)量約為396±77頭。這是該保護(hù)區(qū)第一個(gè)關(guān)于野豬種群密度的數(shù)據(jù)，可作為野豬種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。也可為后續(xù)研究利用基于動(dòng)物痕跡信息的樣線法調(diào)查野豬種群密度提供參考，評(píng)估不同方法調(diào)查野豬相對(duì)密度的有效性。

紅外相機(jī)調(diào)查結(jié)果顯示，在該保護(hù)區(qū)所監(jiān)控的所有哺乳動(dòng)物中，野豬的相對(duì)豐度最高(24.51%)。同域分布的其他物種也多是草食性動(dòng)物或雜食性動(dòng)物，主要原因概括起來有：(1)在過去幾十年的封山育林政策驅(qū)使下，山地森林生態(tài)系統(tǒng)自然環(huán)境明顯好轉(zhuǎn)，為野生動(dòng)物的生存和繁衍創(chuàng)造了有利條件；(2)《野生動(dòng)物保護(hù)法》頒布以來，來自狩獵的威脅大幅度減??；(3)野豬的天敵是大型貓科動(dòng)物，目前，皖南山區(qū)大中型食肉動(dòng)物極度減少，致使野豬種群數(shù)量失去了自然天敵的有效控制[1]。

野豬食量大，破壞性強(qiáng)，當(dāng)其種群數(shù)量增長到一定程度時(shí)，其活動(dòng)區(qū)范圍必然會(huì)擴(kuò)張到附近的農(nóng)田，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害。因此，對(duì)該保護(hù)區(qū)野豬種群密度進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)，調(diào)查野豬對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)部和周邊區(qū)域農(nóng)作物的損害信息，通過野豬種群密度與農(nóng)作物受損程度之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，可為合理控制野豬種群密度提供極為重要的信息。對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)野豬野生種群密度和數(shù)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，可為其保護(hù)和管理提供理論依據(jù)。